기후 위기 대응에 대한 여러 방안 중 하나로 꼽히고 있는 제로에너지 건축물에 대한 정의를 살펴보도록 하자. 제로에너지 건축물(Zero Energy Building, ZEB)이란? 사용 중인 건물에서 소비하는 에너지와 건물 내에서 직접 생상하는 신재생 에너지의 합이 균형을 이루어 연간 에너지 소비량이 넷 제로(0)이 되는 건축물을 의미한다.
단순히 에너지의 사용량이 '0'이라는 의미는 아닌 것이다. 최근 기후 위기 대응과 탄소 중립에 대한 글로벌 화두에 대한 건축 분야의 핵심적인 과제로 떠오르고 있다. 이는 최대한 덜 사용하고, 직접 생산하여 사용하는 스마트한 건축 공법의 집합체라 볼 수 있다.
[제로에너지 건축의 핵심 작동 원리]
제로에너지 건축물의 작동원리는 건물이 에너지를 가두고 필요한 에너지는 자가발전으로 충당하는 시스템이라 볼 수 있다. 이 원리는 3가지 단계로 구분할 수 있겠다.
- 패시스(Passive)원리
에너지가 밖으로 새나가지 않게 가두는 단계를 의미한다. 이는 기계장치의 도움 없이 건축 자재와 설계만으로 에너지 소비를 80% 이상 줄이는 것을 의미한다.
- 고단열 - 일반 건축물보다 비교적 두꺼운 단열재를 사용하여 겨울엔 온기를 여름엔 냉기를 유지한다.
- 고기밀 - 밀도의 촘촘함으로 틈새바람을 완벽히 차단하여 내부 온도를 일정하게 유지한다.
- 열교 차단 - 발코니나 모서리처럼 열이 빠져나가기 쉬운 물리적 연결 부위를 특수 설계를 이용하여 차단한다.
- 고성능 창호 - 다중 유리에 특수 가스를 주입해 창문을 통한 열 손실을 최소화한다.
2. 액티브(Active)원리
패시스 원리 기술로 에너지 소비를 최소화한 후 남은 소량의 에너지는 기계 장치를 통해 효율적으로 생산하고 활용한다.
- 신재생 에너지 생산 - 주로 태양광 패널을 이용한 지붕이나 외벽에서 전기를 생산하는 방식과 땅속의 일정한 온도를 이용해 에너지 사용 효율을 높이는 지열 방식을 활용한다.
- 열 회수 환기 장치 - 환기할 때 밖으로 버려지는 공기의 열을 회수하여 새로 들어오는 공기에 전달하는 방식으로 창문을 열지 않고도 신선한 공기와 온도를 동시에 조율할 수 있는 핵심 장치이다.
3. 에너지 관리
생산된 에너지와 소비되는 에너지를 실시간으로 모니터링하고 최적화하는 제어와 분배의 시스템 구축
- BEMS (Building Energy Management System) - 건물의 에너지 활용에 대한 컨트롤 시스템으로 조명, 냉난방, 가전제품의 에너지 사용량을 분석하여 낭비되는 곳을 찾아 자동으로 제어하는 시스템
[제로에너지 건축의 필요성]
제로에너지 건축은 단순히 전기료를 절약하기 위함이 아닌 지구적 환경 위기와 경제적 변화에 대응하기 위한 전략적 대응이다.
- 기후 위기 대응 및 탄소 중립 실현
제로에너지 건축의 가장 핵심적인 부분이 되겠다. 현재 전 세계 온실가스 배출량 중 건물 부분이 차지하는 비중은 대략 36%에 달하고 있다. 탄소 중립을 달성하기 위해서는 건물의 에너지를 줄이는 것이 중요하다.
- 화석 연료 의존도 감소 - 태양광, 지열 등 신재생 에너지를 직접 생산함으로써 화석 연료 사용을 줄일 수 있다.
- 국가별 온실가스 감축 목표 달성 - 각 나라별 탄소 중립 목표를 달성함에 중요한 역할을 한다.
2. 에너지 안보와 경제적 이익
에너지 가격은 국제 정세에 따라 급격히 변동한다. 특히 에너지 독립을 이루지 못한 나라는 경제적 타격이 클 수밖에 없다. 제로에너지 건축은 이러한 외부 환경에 영향을 받지 않을 수 있는 에너지 자립을 가능하게 한다.
- 에너지 비용 절감 - 고단열, 고기밀 설계로 냉난방비 부담을 최소화하며 직접 생산한 전기로 유지비를 최소화할 수 있다.
- 건축물 가치 상승 - 에너지 효율 등급이 높은 건물은 향후 자산의 가치 상승을 만들어 낼 수 있으며 각종 세제 혜택과 인센티브를 받을 수 있다.
3. 주거 복지 및 삷의 질 향상
제로에너지 건축은 주거민의 건강한 환경을 제공한다.
- 에너지 빈곤층 보호 - 냉난방비 부담 때문에 소외 계층에게 지속 가능한 주거 환경을 제공한다.
- 쾌적하고 건강한 실내 환경 - 열 회수 환기 장치를 통해 미세먼지를 걸러낸 신선한 공기를 공급하고 공기질 하락으로 발생하는 위험을 차단하여 호흡기 질환 예방에 도움을 줄 수 있다.
4. 미래 산업의 경쟁력 확보
건설/건축업의 패러다임의 변화
- 신 산업 생태계 조성 - 고성능 단열재, 스마트 창호, 건물 에너지 관리 시스템(BEMS)등 연관 산업의 기술 발전을 유도하고 새로운 일자리를 창출한다.
- 글로벌 표준 선점 - 전 세계적으로 제로에너지 건축의 의무화가 확산되고 있으며, 관련 기술력을 확보하는 것이 미래 건설/건축 산업의 핵심 경쟁력이 된다.
물론, 현재의 모든 건축물의 제로에너지화는 현실적으로 어려움이 많다. 하지만 지속 가능성에 대해 고민을 한다면 우리는 언제든 변화의 시작에 대비하는 자세가 필요할 것이다.
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